Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen, Arja Lehtonen, Hannu Mäkitie, Irmeli Mänttäri, Petri Virransalo ja Jouko Vuokko

Transkriptio

1 Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 128, 1995 Julkaisun nimi GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tutkimusraportti 158 GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Report of Investigation 158 Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen, Arja Lehtonen, Hannu Mäkitie, Irmeli Mänttäri, Petri Virransalo ja Jouko Vuokko ETELÄ-POHJANMAAN LIUSKEALUEEN KALLIOPERÄ Summary: Pre-Quaternary rocks of the South Ostrobothnian Schist Belt Espoo

2 Lehtonen, M.I., Kujala, H., Kärkkäinen, N., Lehtonen, A., Mäkitie, H., Mänttäri, I., Virransalo, P. & Vuokko, J Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä. Summary: Pre-Quaternary rocks of the South Ostrobothnian Schist Belt. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation pages, 116 figures, 8 tables and 4 appendices. This report gives results of lithological, geochemical, metamorphic and structural studies as well as radiometric age determinations and ore potential of the South Ostrobothnian schist belt, part of the Palaeoproterozoic Svecofennian schist belt, Western Finland. The fieldwork was carried out from 1994 to A geological map at scale 1 : is presented. Distinctive lithological assemblages, geochemical characteristics and geophysical features can be used to divide the study area into two schist areas. The eastern schist area is composed of mica gneiss and veined gneiss, calc-alkaline metavolcanics, silicate and oxide facies iron formation and dolomite-dominated carbonate rock. The western schist area is characterised by mica gneiss, veined gneiss, metatexite and diatexite together with tholeiitic metavolcanite associated with graphite sulphide schist and metachert containing iron oxide, iron sulphide and manganese silicate. The generally north-south trending contact of the two schist areas swings towards the east in the north. The mostly gradational contact is sheared in places or may even be fault-bounded. Most of the airborne geophysical conductivity anomalies occur in the western schist area, signifying occurrences of graphite-sulphide schists. The metasedimentary rocks of both schist areas are chiefly metaturbidites. Depending on the grade of metamorphism the rocks are classified as mica schists, mica gneisses, metatexites or diatexites. The most extensive diatexite covers an area known as the Vaasa granite. Besides this terrain, east of Vaasa, diatexites form extensive areas also along the coastal strip between the town of Vaasa and the county of Merikarvia. The metavolcanic rocks are divided into five units. The Laakavuori Unit is situated within the eastern schist area and is composed of predominantly pyroclastic rocks ranging from calc-alkaline basalt to rhyolite although intermediate compositions prevail. Geochemically the Laakavuori Unit resembles the basalts of modern continental island arc settings. The Vittinki, Lerviken and Solax Units, all within the western schist area, are tholeiitic and are geochemically close to basalts and andesites of modern oceanic tectonic settings. Komatiitic and picritic metavolcanites of the Orrmossen Unit are exposed along the contact zone of the two schist areas in the middle part of the study area. They are characterised by aluminium undepleted chemistry and a mantle plume model for their genesis is proposed. The stratigraphic relation of the two schist areas was not possible to solve in the field, but correlation with neighbouring areas implies a younger deposition age of the eastern schist area. Contemporaneous deposition of different sedimentation facies environment cannot be ruled out, however. Svecofennian synkinematic Ga tonalites and granodiorites intrude both schist areas. Some Ga postkinematic pyroxene granitoids and postkinematic granites are common in the southern and south-eastern part of the area whereas post orogenic granites and ca Ga granitic dikes occur in the north near Vaasa. Near the coast anorogenic rapakivi granites ( Ga) at Siipyy and Böle cover km 2. Further inland, two small intrusions (Orisberg and Käräjävuori) are classified as rapakivi-type due to their chemistry and texture.

3 Svecofennian orogenic metadiabases cut supracrustal rocks as narrow deformed dikes. Anorogenic, linear Subjotnian diabases, both fine grained and coarse grained, intrude the country rock in two principal directions, N- S and E-W. Post-Jotnian olivine diabases occur only in the archipelago. Metamorphic grade in the South Ostrobothnian schist belt varies from lower amphibolite to granulite facies, with a facies series of andalusitesillimanite type. The area has undergone polyphase deformation including both plastic and rigid phases. Potential economic minerals in the study area are nickel and copper sulphides, calcite, dolomite, graphite, ilmenite, apatite and gold. Favourable nickel potential, for example, is shown by the abundance of mafic magma in the crust manifested as small discrete gabbro and peridotite intrusions scattered especially throughout the western schist area. Sulphur, an important element for the enrichment of nickel sulphides, is also available especially in the western schist area. Also, encouraging is the correlation of the nickel bearing Pirkanmaa belt with the western schist area. However, the amount of peridotite cumulates critical for nickel are rare, possibly partly due to poor and selective exposure conditions. Keywords (GeoRef Thesaurus, AGI): regional geology, metasedimentary rocks, metavolcanic rocks, metatexites, diatexites, komatiite, granitoids, chemical composition, nickel, metamorphism, structural geology, Paleoproterozoic, Mesoproterozoic, Svecofennian orogeny, South Ostrobothnia, Finland Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen, Arja Lehtonen, Hannu Mäkitie, Irmeli Mänttäri, Petri Virransalo, Jouko Vuokko Geological Survey of Finland P.O. Box 96 FIN ESPOO MI.Lehtonen@gsf.fi ISBN ISSN Vammalan Kirjapaino Oy 2003

4 Lehtonen, M. I., Kujala, H., Kärkkäinen, N., Lehtonen, A., Mäkitie, H., Mänttäri, I., Virransalo, P. & Vuokko, J Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä. Summary: Pre-Quaternary rocks of the South Ostrobothnia Schist Belt. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation sivua, 116 kuvaa, 8 taulukkoa ja 4 liitettä. Tässä raportissa esitetään tulokset GTK:n kallioperäkartoitushankkeessa tehdyistä litologisista, geokemiallisista, metamorfisista, rakenteellisista, malmipotentiaalisista ja isotooppitutkimuksista Etelä-Pohjanmaan liuskealueella. Tutkimusalue sijaitsee Pohjanlahden rannikkovyöhykkeellä Vaasan ja Merikarvian välillä. Se on osa varhaisproterotsooista svekofennista Pohjanmaan liuskealuetta. Maastotutkimukset tehtiin vuosina Liitteenä oleva geologinen kartta on mittakaavassa 1: Kivilajiseurueiden ja geokemiallisten ominaisuuksien sekä geofysiikan perusteella tutkimusalue on jaettu kahteen liuskealueeseen. Itäiseen liuskealueeseen kuuluu kiille- ja suonigneissejä, kalkkialkalisia metavulkaniitteja, silikaatti- ja oksidifasieksen rautamuodostumia sekä pääasiassa dolomiittisia karbonaattikiviä. Läntinen liuskealue koostuu grauvakkaliuskeista, kiillegneisseistä, suonigneisseistä, metateksiiteista ja diateksiiteistä sekä tholeiittisista metavulkaniiteista, joihin liittyy rauta- ja mangaanipitoisia metaserttejä sekä grafiitti-sulfidiliuskeita. Liuskealueita jakava kontakti on yleensä asteittainen mutta myös ruhjeinen ja siirrosten rajaama. Kontakti kulkee alueen etelä- ja keskiosassa pohjois-eteläisenä mutta kaartuu pohjoisessa itä-koilliseen. Molempien liuskealueiden metasedimentit ovat valtaosaltaan turbidiittisyntyisiä. Metamorfoosin voimakkuuden mukaan kivet ovat nyt kiilleliuskeita, porfyroblastisia kiillegneissejä, suonigneissejä, metateksiittejä ja diateksiitteja. Laajin diateksiitti on Vaasan graniittina tunnettu alue. Laajoja alueita diateksiittia on myös rannikkokaistalla Vaasan eteläpuolelta Merikarvialle saakka. Metavulkaniitit on erotettu viiteen jaksoon. Itäisellä liuskealueella sijaitsevaan Laakavuoren jaksoon kuuluu kalkkialkalisia, pääasiassa pyroklastisia kiviä, joiden koostumus vaihtelee basaltista ryoliittiin. Yleisimpiä ovat andesiittiset ja dasiittiset koostumukset. Geokemiallisesti Laakavuoren jakso muistuttaa nykyisiä saarikaariympäristön vulkaniitteja. Vittingin, Lervikenin ja Solaxin jaksojen metavulkaniitit sijaitsevat läntisellä liuskealueella. Ne ovat amfiboliitteja ja sarvivälkegneissejä, joiden kemiallinen koostumus muistuttaa nykyisten valtamerten tholeiittisia basaltteja ja andesiitteja. Orrmossenin jaksoon kuuluu komatiittisia ja pikriittisiä metavulkaniitteja, jotka sijaitsevat tutkimusalueen keskiosassa itäisen ja läntisen liuskealueen rajalla. Ultramafiset metavulkaniitit ovat alumiinista köyhtymättömiä, ja niiden katsotaan edustavan vaippaperäistä lähtöainesta. Itäisen ja läntisen liuskealueen kerrostumisjärjestystä ei ole voitu tutkimusten yhteydessä määrittää. Rinnastukset ympäröiviltä liuskealueilta viittaavat kuitenkin itäisellä liuskealueella kerrostumisen tapahtuneen pääsääntöisesti läntisen liuskealueen päälle. Mahdollista on myös samanaikainen kerrostuminen erilaisissa sedimentaatioympäristöissä. Svekofenniset synkinemaattiset tonaliitit ja granodioriitit (1,89 1,88 Ga) intrudoivat molempia liuskealueita. 1,88 1,87 Ga ikäiset postkinemaattiset graniitit ja pyrokseenigranitoidit ovat yleisiä tutkimusalueen etelä- ja kaakkoisosissa, kun taas 1,80 Ga:n ikäisiä postorogeenisia graniitteja ja graniittisia juonia tavataan pohjoisessa Vaasan ympäristössä.

5 Tutkimusalueella on lisäksi rajattu ns. Parran granitoidikompleksi. Anorogeeniset 1,57 1,56 Ga:n ikäiset Siipyyn ja Bölen rapakivigraniitit ovat km 2 :n kokoisia intruusioita rannikon tuntumassa. Sisämaassa kaksi pientä graniitti-intruusiota (Orisberg, Käräjävuori) on luokiteltu asun ja kemiallisen koostumuksen perusteella rapakivityyppisiksi. Svekofenniset metadiabaasit lävistävät kapeina juonina suprakrustisia kiviä. Anorogeeniset, 1,56 Ga:n ikäiset subjotuniset diabaasit ovat sekä pieni- että karkearakeisia ja ovat pääsääntöisesti pohjois-eteläisiä ja itäläntisiä, jopa kymmenien kilometrien pituisia juonia. Postjotunisia oliviinidiabaaseja on tavattu ainoastaan saaristoalueella. Etelä-Pohjanmaan liuskealueella metamorfoosin aste vaihtelee alemmasta amfiboliittifasieksesta granuliittifasieksen olosuhteisiin matalan paineen ja korkean lämpötilan sarjana. Alue on läpikäynyt monifaasisen deformaation, ja siihen on sisältynyt sekä plastisia että hauraita vaiheita. Tutkimusalueen ekonomisesti potentiaalisimmat mineraalit ovat nikkeli- ja kuparisulfidit sekä kulta. Edellytyksiä on myös kalsiitin, dolomiitin, grafiitin, ilmeniitin ja apatiitin taloudelliseen hyödyntämiseen. Nikkelin osalta tärkeän mafisen magman runsauteen viittaavat lukuisat pienet gabro- ja peridotiitti-intruusiot erityisesti läntisellä liuskealueella. Nikkelisulfidien rikastumiselle tärkeää rikkiä on ollut saatavissa grafiitti-sulfidiliuskeissa etenkin läntisellä liuskealueella. Lupauksia antavaa nikkelin suhteen on läntisen liuskealueen korreloituminen etelässä Pirkanmaan vyöhykkeeseen. Nikkelin rikastumiselle tärkeitä peridotiittikumulaatteja on löytynyt vain muutamia, ehkä osittain huonojen paljastumaolosuhteiden vuoksi. Asiasanat (Fingeo-sanasto, GTK): aluegeologia, metasedimentit, metavulkaniitit, metateksiitit, diateksiitit, komatiitit, granitoidit, geokemia, nikkeli, metamorfoosi, rakenne, paleoproterotsooinen, mesoproterotsooinen, svekofenninen orogenia, Etelä-Pohjanmaa, Suomi Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen, Arja Lehtonen, Hannu Mäkitie, Irmeli Mänttäri, Petri Virransalo, Jouko Vuokko Geologian tutkimuskeskus PL 96, Espoo Sähköposti: MI.Lehtonen@gsf.fi ISBN ISSN

6 SISÄLLYS CONTENTS 0 1 JOHDANTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET GEOFYSIKAALINEN AINEISTO KALLIOPERÄN YLEISPIIRTEET PROTEROTSOOISET KIVET Pintasyntyiset kivet Sedimenttisyntyiset kivet Itäisen liuskealueen metasedimentit Kiillegneissit, metateksiitit ja suonigneissit Meta-arkoosit Karbonaattikivet Läntisen liuskealueen metasedimentit Grauvakkaliuskeet ja metagrauvakat Kiillegneissit, metateksiitit ja suonigneissit Grafiitti-sulfidiliuskeet ja -gneissit Meta-arkoosit Karbonaattikivet Diateksiitit Vulkaaniset kivet Laakavuoren jakso Mafiset metavulkaniitit Intermediääriset metavulkaniitit Felsiset metavulkaniitit Rautamuodostumat Kvartsiitit ja meta-arkoosit Orrmossenin jakso Vittingin jakso Mafiset ja felsiset metavulkaniitit Metasertit ja grafiitti-kiisuliuskeet Solaxin jakso Lervikenin jakso Syväkivet Ultramafiset ja mafiset syväkivet Peridotiitit, duniitit ja serpentiniitit Viken Östermossen Petolahti Muut peridotiitit Hornblendiitit Brottåsen Holmmossen Kackorträsket Muut hornblendiitit Pyrokseenigabrot... 37

7 Lapväärtin peridotiitti-gabro-kvartsimontsodioriitti Djupberget Tistronskär Uttermossa Muut pyrokseenigabrot Sarvivälkegabrot Flakåsen Kärrmossen Timonåsen Muut sarvivälkegabrot Dioriitit Synkinemaattiset granitoidit Tonaliitit ja granodioriitit Kattiharju Rajalammi Syndersjön Tallisaari Tampsi Muut tonaliitit, granodioriitit ja graniitit Porfyyriset granodioriitit ja graniitit Kalajaisjärvi ja Kurikka Alhojoki Tuorila Muut porfyyriset granodioriitit Gneissigranodioriitit Pegmatiitit ja pegmatiittigraniitit Parran granitoidikompleksi Postkinemaattiset granitoidit Pyrokseenigranitoidit Härkmeri ja Blomträsk Hakuni Heikinkangas Graniitit Rajakallio Sahajärvi Kiili Västervik Kallträsk Kakkori Muut postkinemaattiset graniitit ja granodioriitit Anorogeeniset syväkivet Kainaston gabro-montsogabroseurue Rapakivet ja rapakivityyppiset graniitit Böle Siipyy Käräjävuori Orisberg Puolipinnalliset kivet Metadiabaasit Subjotuniset diabaasit Postjotuniset diabaasit Muut diabaasit Postkinemaattiset pegmatiitit ja pegmatiittigraniitit Porfyyrit ja graniitit Muita kiviä PALEOTSOOISET KIVET... 54

8 0 7 GEOKEMIA Yleistä Metavulkaniitit Vittingin jakso Laakavuoren jakso Solaxin jakso Lervikenin jakso Orrmossenin jakso Luokittelemattomat metavulkaniitit Metasedimentit Syväkivet ja diateksiitit Mafiset ja ultramafiset syväkivet Felsiset ja intermediääriset syväkivet sekä diateksiitit Synkinemaattiset granitoidit ja diateksiitit Parran kompleksin syväkivet Postkinemaattiset syväkivet Anorogeeniset syväkivet Rapakivet ja rapakivityyppiset graniitit Kainaston gabro-montsogabroseurue Puolipinnalliset kivet Metadiabaasit Subjotuniset diabaasit Rengasdiabaasi Metavulkaniittien geotektoninen asema Yhteenveto geokemiasta MINERAALIKEMIA Ultramafiset ja mafiset kivet Metasedimentit Pyrokseenigranitoidit ja eräät muut kivet RADIOMETRISET IKÄMÄÄRITYKSET RAKENNE JA METAMORFOOSI Deformaatiovaiheet Metamorfoosi ja metamorfiset vyöhykkeet Geotermometriasta, p-t-poluista ja alueellisesta jäähtymisestä KORRELAATIO TUTKIMUSALUEEN ULKOPUOLELLE STRATIGRAFIASTA KIVIAINEKSET JA RAKENNUSKIVET Kivilajien lujuusominaisuudet murskeena Rakennuskivet MALMI- JA TEOLLISUUSMINERAALIPOTENTIAALI Kaivokset ja valtaukset Malmiesiintymät Malmiviitteet Teollisuusmineraaliesiintymät ja -viitteet Malmi- ja teollisuusmineraalien esiintymismahdollisuuksista JOHTOPÄÄTÖKSET KIITOKSET SUMMARY KIRJALLISUUSLUETTELO Liitteet: Liite 1. Kemian taulukot Liite 2. Mineraalikemian taulukot Liite 3. Ikämäärityskuvaukset ja taulukot sekä diagrammit Liite 4. Etelä-Pohjanmaan liuskejakson kallioperäkartta, 1 :

9 Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä 1 JOHDANTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT Vaasan eteläpuoleisen Pohjanmaan rannikkokaistan kallioperäkartoitus on jäänyt vähälle huomiolle sitten 1800-luvun lopun ja 1900-luvun alkupuolen, jolloin Geologinen toimikunta teki kallioperäkartoitusta Tampereen B2 (Sederholm 1903) ja Vaasan B3 (Saksela 1934) -yleiskarttalehdillä luvulla Geologinen tutkimuslaitos kartoitti Korsnäsin karttalehtialueen (1242) mittakaavassa 1: (Nykänen 1960). Tämän jälkeen vasta 1980-luvulla Geologian tutkimuskeskus (GTK) aloitti uudelleen 1 : mittakaavaisen kartoitusohjelman Pohjanlahden rannikkoalueella. Tällöin käynnistettiin kallioperäkartoitus Satakunnassa Porin (1143) sekä Luvian (1141) karttalehtien ja Pohjanmaalla Jurvan (1244) karttalehden alueilla. Vanhojen yleiskarttojen antama kuva migmatiittisten gneissien ja gneissimäisten granitoidien muodostamasta kallioperästä ei liene ollut riittävän innoittava ja kiinnostava valittaessa kohteita Geologisen tutkimuslaitoksen jo 1949 alkaneeseen 1 : mittakaavaiseen kallioperäkartoitusohjelmaan. Korsnäsin 1950-luvulla kartoitettu karttalehti tehtiinkin puhtaasti malmigeologisista syistä: Korsnäsissa oli jo tuolloin tiedossa lupaava lyijyesiintymä. Tällä hetkellä Satakunnan 1: mittakaavainen kallioperäkartoitus on edennyt Porin pohjoispuolelle Mäntyluodon (1142) ja Kankaanpään (1144) karttalehdille. Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kartoitushanke perustettiin vuonna 1994, koska alueelta tarvittiin kallioperägeologista perustietoa mm. malminetsinnän tarpeisiin. Etelä-Pohjanmaan liuskealueella tarkoitetaan tässä yhteydessä Pohjanmaan liuskealueen (Väyrynen 1954, Lehtinen et al. 1998) eteläosaa. Outokumpu Oy:n Harjavallan nikkelisulaton raaka-ainelähteet olivat ehtymässä Pori Vammala-migmatiittivyöhykkeen (Pirkanmaan vyöhyke, Nironen et al. 2002) gabro-peridotiittiintruusioista, ja katseet suunnattiin Pohjanmaalle, jossa tiedettiin olevan nikkelipitoisia intruusioita (mm. Petolahti, Kristiinankaupunki ja Oravainen). Koska Pohjanmaan migmatiittisia gneissejä oli yleisesti ajateltu Pori Vammala-vyöhykkeen mahdollisina jatkeina, oli alueen kallioperän tarkemmalle tutkimukselle luonnollinen tilaus. Kartoitushankkeen tavoitteeksi asetettiin kerätä malminetsinnän tarvitsema kallioperägeologinen tieto ja arvioida alueen malmikriittisyyttä lähinnä nikkelin ja kullan suhteen. Oli selvitettävä, kuuluuko Pohjanmaan kallioperä todella Pori Vammala-vyöhykkeen jatkeisiin ja esiintyykö siellä ultramafisia intruusioita nikkelin rikastumiselle sopivassa geologisessa ympäristössä. Tutkimusalueeksi rajattiin kuusi 1 : mittakaavaista karttalehteä (1242 Korsnäs, 1244 Jurva, 1241 Närpiö, 1243 Kurikka, 1232 Kristiinankaupunki ja 1231 Merikarvia) ja hankkeen päättymisvuodeksi kirjattiin Kun Vaasan (1331) ja Laihian (1333) karttalehtialueilta tehtiin geofysikaaliset matalalentomittaukset vuosina 1995 ja 1996 (GTK), päätettiin lisätä kyseiset karttalehdet hankkeen tutkimusalueeseen (kuva 1). Maastoltaan tutkimusalue on alavaa, peltolakeuksien ja korpimaisten suoalueiden luonnehtimaa. Korkein paikka on Kurikan Pikku Lehtivuorella 191 m mpy ( ). Paljastumatiheys on yleensä kohtalainen, mutta muutamilla suurilla peltolakeuksilla ja korpialueilla on laajoja täysin paljastumattomia alueita (kuva 1). Järviä alueella on vain muutama. Loivan topografian vuoksi jokiverkosto ei juurikaan kuvasta kallioperän rakenteita, mutta toisaalta korkeusmallin piirteet noudattavat enimmäkseen kallioperän suuntia. Hankkeen havainto- ja näyteaineisto kerättiin vuosina Alueen kallioperästä tehtiin yhteensä noin havaintoa, jotka on tallennettu KALPEA-tietokantaan (GTK:n tietokannat). Paljastumahavaintoja oli lisäksi käytössä GTK:n malminetsinnän-, kalliogeokemian-, petrofysiikan- ja kiviainestutkimushankkeista. Paljastumahavaintojen lisäksi saatiin kallioperästä tietoa geofysikaalisilla maastomittauksilla ja syväkairaamalla. Vuonna 1995 syväkairattiin (Poka) yhteensä 10 reikää ja vuonna reikää. Kairauksilla haluttiin tarkistaa geofysiikan anomalioita. Vaasan ja Kristiinankaupungin välistä saaristoa kartoitettaessa käytettiin GTK:n PETRAvenettä. Hankkeen näyteaineistosta valittiin 263 näytettä kemialliseen jatkokäsittelyyn. Näytteistä analy- 9

10 Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen et al Km Kuva 1. Tutkimusalue ja havaintotiheyskartta. Vihreillä alueilla on vähintään yksi havaintopiste neliökilometrillä. Fig. 1. Study area and observation density. Green areas represent a minimum of one observation per square kilometre. soitiin pääalkuaineet ja joukko hivenalkuaineita sekä 59 näytteestä teetettiin mineraalianalyyseja yhteensä 95 kpl. Kivilajien kemialliset analyysit tehtiin Geologian tutkimuskeskuksessa Espoossa. Kaikista näytteistä määritettiin pääalkuaineet sekä joukko hivenalkuaineita XRF-menetelmällä (menetelmätunnus 175X). Lisäksi useimmista näytteistä määritettiin lantanidit sekä Sc, Yb, Y, Th, U, Co, Nb, Ta, Zr, Hf, Rb ja V ICP-MS -tekniikalla (menetelmätunnus 308M). Malminäytteissä käytettiin ICP-AES-analyysiä 510P/511P. Mineraalianalyy- simääritykset tehtiin GTK:n mikroanalysaattorilaboratoriossa käyttäen CAMECA CAMEBAX SX50 -analysaattoria. Tutkimusalueelta otettiin 9 kohteesta näytteet U-Pb -ikämäärityksiä varten. Ikämääritysten tarkoituksena oli selvittää tutkimusalueen eri magmaattisten vaiheiden ja deformaatioiden ikiä ja ikäsuhteita. Näytteet otettiin vasta kesällä 1999, jotta alueen geologinen kuva ja ongelmakentät olisivat mahdollisimman pitkälle hahmottuneet. Hankkeen tutkimusalueelta oli käytettävissä geofysikaaliset matalalentomittaukset. GTK:n painovoimamittaukset pistevälillä 4 kpl/km 2 oli käytettävissä karttalehdiltä 1231, 1232 ja suurelta osalta karttalehteä Karttalehdiltä 1241 (pohjoisosa) ja 1242 oli käytössä Geodeettisen laitoksen painovoimamittaukset, jotka on tehty GTK:n mittausta harvemmalla ja epätasaisemmalla pistevälillä. GTK:n geofysiikan osasto mittasi liuskealueen poikki v noin 60 km pitkän maastoprofiilin rannikolta Närpiön Töjbystä Kauhajoelle (magneettinen ja gravimetrinen mittaus). Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kartoitushankkeen tutkimuksiin on vuosien aikana osallistunut neljä GTK:n Etelä-Suomen aluetoimiston kallioperä ja raaka-aineet -toimialan geologia: Matti I. Lehtonen ( ), Arja Lehtonen ( ), Hannu Mäkitie ( ) ja Petri Virransalo ( ). Lisäksi tutkimukseen ovat osallistuneet tutkimusassistentti Hannu Kujala (1994, 1995, 1997 ja 2000) ja tutkimusavustajat Markus Torssonen ( ) sekä Tuomo Turunen ( ). Geol. yo. Antti Mustonen on ollut kartoittamassa yhden kesän ja tutkimusassistentti Reijo Niemelä yhden kuukauden. Päävastuu tutkimusten suunnittelusta, toteutuksesta ja tämän raportin kirjoittamisesta on ollut geologi Matti I. Lehtosella. Lehtonen on vastannut myös geokemiallisten analyysien käsittelystä. Liitteenä olevan 1 : mittakaavaisen geologisen kartan laatimiseen liittyvästä teknisestä toteutuksesta (ArcView ArcInfo ER Mapper) vastasi geologi Petri Virransalo. Petrografiset kuvaukset ovat yleensä ao. kohteiden pääasiallisten kartoittajien laatimia. Kallioperän rakenne- ja metamorfoositutkimuksista ovat vastanneet geologit Hannu Mäkitie ja Petri Virransalo. Mineraalianalyysien käsittelystä on vastannut Hannu Mäkitie. Raportin osan Malmi- ja teollisuusmineraalipotentiaali on kirjoittanut geologi Niilo Kärkkäinen ja osan Kiviainekset ja rakennuskivet geologi Jouko Vuokko. Ikämääritysten teosta GTK:ssa ja tulosten raportoinnista vastasi geologi Irmeli Mänttäri (liite 3). 10

11 Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä Hankkeen kahdeksalla 1 : mittakaavaisella karttalehdellä ovat kartoittaneet seuraavat henkilöt (pääasiallinen kartoittaja/kartoittajat alleviivattu): 1231 Merikarvia: Kujala ja Virransalo 1232 Kristiinankaupunki: Lehtonen A., Mäkitie, Lehtonen M., Mustonen, Torssonen ja Virransalo 1241 Närpiö: Lehtonen A., Lehtonen M. ja Mäkitie 1242 Korsnäs: Virransalo, Lehtonen M. ja Mäkitie 1243 Kurikka: Lehtonen M. ja Virransalo 1244 Jurva: Lehtonen M. ja Virransalo 1331 Vaasa: Virransalo, Torssonen ja Turunen 1333 Laihia: Mäkitie, Niemelä ja Turunen Saaristoalueiden kartoituksesta on vastannut tutkimusavustaja Markus Torssonen. Nyt laadittu geologinen kartta ei vastaa sitä tarkkuutta, minkä GTK:n perinteinen 1 : mittakaavainen kallioperäkartta antaa. Hankkeen kartoitusalueen pinta-ala on moninkertainen suhteessa työhön varattuun aikaan ja työhön osallistuneiden kartoittajien määrään verrattuna 1: mittakaavaisen kallioperäkartoituksen vastaaviin lukuihin. 2 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Etelä-Pohjanmaan kallioperää on karttamuodossa esitetty ensin koko Suomea kuvaavissa karttaesityksissä (Moberg 1880 ja 1885 sekä Sederholm 1897, 1910 ja 1928). Näistä Mobergin ja varhaisimmissa Sederholmin kartoissa tutkimusalueen pohjoisosa, Vaasan ympäristö, on kuvattu pintakivien ja granitoidien symboleilla. Vuoden 1928 kartassa vastaava alue rinnastetaan Keski-Suomen syväkivialueeseen. Tämä kuvaustapa jatkui aina Simosen (1971 ja 1980) esityksiin saakka, mutta uusimmassa Suomen kallioperäkartassa (Korsman et al. 1997) Vaasan ympäristö on merkitty migmatiiteiksi. Suomen geologisen yleiskartan 1 : lehtijaossa tutkimusalue sijoittuu lehtien B2 Tampere (Sederholm, 1903 ja 1913) ja B3 Vaasa (Saksela, 1934 ja Laitakari, 1942) alueille. Alueen geologinen yleiskuva oli jo näissä kartoissa pitkälle nykyistä vastaava. Tutkimusalueen pohjoisosia on kuvattu karttamuodossa Mid-Norden kartoissa ja selityskirjassa (Lundqvist et al ja 1997, Pekkala et al. 1996, Tontti et al ja Lundqvist ja Autio eds. 2000), joissa kuvataan kallioperän litologiaa, stratigrafiaa, metamorfoosia, rakennetta, isotooppigeologiaa sekä malmiesiintymien ja teollisuusmineraalien esiintymistä. Etelä-Suomen geokronologisessa kartassa (Hämäläinen ja Vaasjoki 1991) ja sen selityskirjassa (Vaasjoki 1996) alueen svekofennisten suuryksikköjen jako perustuu Simosen (1980) karttaan, ja kartalta erottuvat nuorempina yksiköinä Siipyyn rapakivi, Petolahden subjotuninen diabaasi, Maalahden saarten postjotuniset diabaasit sekä Söderfjärdenin fanerotsooiset sedimenttikivet. Suomen geologisen kartan 1 : kallioperäkartoista on alueelta julkaistu vain Korsnäsin (1242) lehti ja selitys ja Jurvan (1244) lehti (Nykänen 1960 a ja b, Lehtonen ja Virransalo 2002). Alueeseen rajautuu Jalasjärven (2221, Lahti ja Mäkitie 1990) sekä Seinäjoen (2222) lehti, joka on painettu kahtena versiona (Neuvonen, 1961 ja Mäkitie et al a ja b) ja 1930-luvuilla tiedemiehet Saksela ja Väyrynen julkaisivat tutkimuksia ja kävivät tieteellistä keskustelua lähinnä alueen koillisosan kivilajeihin liittyen (Väyrynen 1920, 1923 ja 1936 sekä Saksela 1932, 1935 ja 1936). Saman alueen granitoidien ja pegmatiittien koostumusta ovat nyttemmin tutkineet Mäkitie et al. (1999 ja 2001a), Mäkitie (2000) ja Alviola et al. (2001). Saxen (1925) ja Hietanen (1938) tutkivat Vittingin jakson kvartsiittien (metaserttien) petrologiaa ja rakennetta. Suomen kallioperää kuvaavassa oppikirjassaan Väyrynen (1954) esittelee alueen hyvinkin lyhyesti. Väyrysen (op.cit) mukaan Tampereen liuskejaksot jatkuvat Merikarvialle asti, mutta Kristiinankaupungin seuduilla ne yhtyvät Pohjanmaan liuskealueeseen. Uudessa laitoksessa (Lehtinen et al. 1998) alueen geologian kuvaus jätetään jopa vieläkin vähemmälle. Korsnäsin lyijykaivoksen ja Petolahden nikkelilouhoksen geologiasta ja toiminnasta on julkaistu lukuisia kirjoituksia, ja niistä mainittakoon seuraavat: Himmi (1975), Rehtijärvi ja Kinnunen 11

12 Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen et al. (1979), Papunen ja Lindsjö (1972) sekä Kinnunen (1989) Korsnäsistä ja Sipilä et al. (1985) Petolahdesta. Tutkimusalueen ainoasta merkittävästä kalkkikiviesiintymästä, Kurikan Myllykylän louhoksesta, on julkaistua tietoa (Laitakari 1914, 1942, Eskola ym. 1919, Heiskanen 1954). Alueelle sijoittuvia nuoria diabaaseja ovat kuvanneet Aro (1987) ja Suominen (1991). Siipyyn graniittia kuvannut Idman (1989) esitti kivestä ikämäärityksen, jonka mukaan se kuuluu rapakiviryhmään. Kambrikautista Söderfjärdenin (Sulvan) meteoriittikraatteria ja sitä täyttäviä kambrikautisia kiviä on kuvattu lukuisissa julkaisuissa, ja niistä varhaisena työnä mainittakoon Lauren et al. (1978) ja lyhyenä yhteenvetona Lehtinen (1998). Kaukokartoitusmenetelmiä sovellettiin tutkimuksissa Talvitie et al. (1975) ja Talvitie et al. (1976) Söderfjärdenin ja Maalahden alueilla. Alueelta ja sen välittömästä lähiympäristöstä on tehty useita opinnäytetöitä. Helovuori (1949) käsittelee Vähäkyrön kallioperää. Korsnäsin malmin geologiaa ja mineralogiaa ovat kuvanneet Björklund (1966), Mäkipää (1976) ja Hyrki (1979). Kokko (1983) ja Tuukki (1984) ovat selvittäneet Vittingin Simpsiön jakson kvartsikivien petrografiaa, mineralogiaa, geokemiaa ja mangaanimineraaleja. Pakarisen (1982) työssä vertaillaan Pohjanmaan liuskealueen pegmatiitteja, ja Vilpas (1989) on koonnut tietoja Etelä-Pohjanmaan korukivistä. Mäkitien (1990) tutkielman aiheena oli Seinäjoen ympäristön liuskeiden deformaatio ja metamorfoosi. Teknisempää puolta edustaa Paatosen (1989) kalliomurskeen kantavuus- ja kokoonpuristuvuusominaisuuksia käsittelevä työ. Kaukokartoitusmenetelmiä ovat soveltaneet Raitala (1976) ja Lähteenmäki (1976), ja Lähteenmäki ottaa kantaa myös Pirttikylän alueen metamorfoosiin. Kärkkäisen (1993) tutkielmassa pohditaan Etelä-Pohjanmaan liuskejakson malmipotentiaalia geokemiaan pohjautuen ja erotetaan alueen kalkkialkaliset ja tholeiittiset vulkaniitit omiksi yksiköikseen. Elliott (1997) käsittelee opinnäytteessään Kurikan postkinemaattisen kvartsimontsoniitin mineraalien kemiallista koostumusta. Turkka et al. (1994 ja 1996) ovat kuvanneet alueen kallioperää, korukiviä ja kullanetsinnän mahdollisuuksia kansantajuisessa muodossa. Vilpas (1996) on koonnut tietoja Etelä-Pohjanmaan jalo-, koru- ja koristekivistä. GTK:n arkistoissa on runsaasti alueen kallioperää ja mineraalivarantoja käsitteleviä raportteja ja selvityksiä, ja niitä on soveltuvin osin käytetty apuna tätä raporttia laadittaessa. Samoin on saatu tietoa muutamista malminetsintäyhtiöiden raporteista (esim. RAETSU-projekti, Rautaruukki Oy) ja KTM:n valtausraporteista. 3 GEOFYSIKAALINEN AINEISTO Koko tutkimusalueelta oli jo hankkeen alkaessa GTK:n matalalentogeofysiikka käytettävissä. Osasta Jurvan karttalehteä oli tehty luokituskokeiluja (Suppala ja Virransalo 1992), joiden tuloksia voitiin hyödyntää kartan laadinnassa. Lentomittausaineistoa käytettiin kuvamuodossa, jossa aineisto on interpoloitu 50 metrin pikselikokoon. Osasta aluetta oli myös käytössä GTK:n ja Geodeettisen laitoksen aineistoista koottua painovoimamittausaineistoa, joka interpoloitiin 100 metrin pikselikokoon. Syksyllä 1995 GTK mittasi Korsnäsin ja Kurikan karttalehtien alueella noin 60 km pitkän painovoimamittauslinjan, jonka tuloksia tulkitsemalla saatiin paikannetuksi kairaamalla varmistettu Närvijoen ultramafiitti karttalehden kaakkoiskulmassa. Muutamia malminetsintätöissä tehtyjä maastomittauksia oli hankkeen käytössä visuaalista tarkastelua varten. Geofysikaalisista mittauksista ei hankkeen puitteissa tehty mallinnuksia, vaan aineistojen tulkinta perustuu muutamia luokitusoperaatioita lukuun ottamatta visuaaliseen analyysiin valmiilta kuvilta tai kuvankäsittelyohjelmia käyttäen. Kivilajirajoja on piirretty paljastumattomilla alueilla jatkaen havaittuja kontakteja geofysiikan avulla ja osittain myös selvien analogioiden perusteella. Magneettinen aineisto. Koko alueen magneettinen kartta (kuva 2) voidaan jakaa erityyppisiin alueisiin seuraavasti: I: Pohjoisimmat osat, eli Laihian lehden (1333) pohjoinen puolisko ja lähes koko Vaasan lehti (1331), sekä Korsnäsin (1242) ja Närpiön (1241) lehtien läntisimmät osat ovat magneettikentän intensiteetiltään alhaista ja jakaumaltaan suhteellisen tasaista aluetta. Tämä piirre korostuu selvemmin, kun tarkastellaan aluetta korkealentomittauk- 12

13 Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä kmkm Kuva 2. Tutkimusalueen aeromagneettinen anomaliakartta. Tummat alueet edustavat heikommin magnetoituneita ja vaaleat voimakkaammin magnetoituneita kiviä. Fig. 2. Aeromagnetic anomaly map of the study area. Dark colors represent areas of low magnetism and light areas of high magnetism. sista kootulta kartalta. Kuitenkin suurimmalta osalta aluetta voidaan havaita jatkuvia pitkänomaisia heikohkoja anomalioita, joiden kuviot muistuttavat kiillegneissialueiden kuvioita. Alueen magneettinen kuva onkin hyvin pitkälle homogenisoituneiden metasedimenttien kerroksellisuuden jäänteiden aiheuttama. II: Laihian lehden (1333) kaakkoisosa, Jurvan lehden (1244) pohjois- ja kaakkoisosat, Korsnäsin lehden (1242) itä- ja pohjoisosa, Vaasan lehden (1331) lounaisosa, Närpiön lehden (1241) länsiosa ja Kristiinankaupungin lehden (1232) luoteisosa ovat intensiteetiltään ja kuvioinniltaan pienipiirteisesti vaihtelevia. Magneettinen kuviointi aiheutuu enimmäkseen kiillegneissien välikerroksina olevista grafiitti- ja kiisuliuskeista. III: Vaasan lehden (1331) keskiosista Laihian (1333) ja Jurvan (1244) lehtien kautta itään kulkee heikosti magnetoitunut vyöhyke, jossa Vaasan lehden puolella on pienipiirteistä rikkonaista kuviointia. Alueella on Vaasan lehdellä karkeaa myloniittia ja Laihian Jurvan lehdillä syväkiviä. Vyöhykkeelle sijoittuu myös samansuuntainen minimi bouguer-anomaliassa. Petrofysikaalisten mittausten mukaan bouguer-minimi ei ainakaan kokonaan selity pinnan kivilajien keveydellä, vaan se vaatii rikkonaisen kallioperän. Korja ja Heikkinen (in press) ovat nimittäneet tätä vyöhykettä Merenkurkun ruhjeeksi. IV: Vittingin jakso Jurvan (1244) ja Korsnäsin (1242) karttalehdillä kuvautuu erittäin voimakkaina lineaarisina anomalioina ja niitä myötäilevinä minimeinä, jotka johtuvat metaserteistä, amfiboliiteista ja ympäröivistä kiillegneisseistä sekä syväkivistä. V: Korsnäsin lehden (1242) keskiosissa on alue, jossa anomaliakuviot ovat laaja-alaisia verrattuna muihin alueisiin. Voimakkaat anomaliat johtuvat rakenteeltaan vaaka-asentoisen kallioperän grafiitti- ja kiisuliuskeista. VI: Jurvan lehden (1244) itäreunasta lounaaseen, aina Kristiinankaupunkiin asti ulottuu vyöhyke, jolla magnetoituminen on suhteellisen alhaista ja tasaista mutta joka sisältää lineaarisia, voimakkaasti magnetoituneita alueita. Tasaisesti magnetoituneet alueet koostuvat migmatiittisista suonigneisseistä ja voimakkaammat anomaliat aiheutuvat metavulkaniiteista ja rautamuodostuman kivistä. VII: Kurikan lehden (1243) eteläosissa ja Kristiinankaupungin lehden (1232) koillisosissa on magneettisen kartan voimakkain alueellinen positiivinen anomalia. Anomalia on laaja-alainen ja esiintyy huntumaisena, reunoiltaan heikkenevänä. Alueella on pääasiassa syväkiviä, mutta alueellinen anomalia ei selity kokonaan pinnan kivilajeilla, vaan se aiheutunee osittain syvemmistä lähteistä. VIII: Kurikan lehden (1243) keskiosat ja Kristiinankaupungin sekä Merikarvian lehtien (1232 ja 1231) itäosat ovat heikosti magnetoituneita ja sisältävät pienialaisia voimakkaammin magnetoituneita pyöreähköjä alueita, joista osa voi aiheutua paljastumattomista liuskeista. Alueet koostuvat enimmäkseen homogeenisista, keskirakeisista granodioriiteista, ja voimakkaammat anomaliat 13

14 Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen et al. aiheutuvat kvartsidioriittisista ja gabrokoostomuksellisista osueista niissä. Sähköiset aineistot. Alueen laajat johtavat savikot vaikeuttavat sähköisten aineistojen käyttöä kallioperän tulkinnassa. Samoin meriveden johtavuus estää tulkinnan merialueella. Parhaiten johtavia kiviä alueella ovat Vittingin jakson metasertit ja grafiitti-kiisuliuskeet läntisellä liuskealueella. Voimakkaimmat eristävät kivet ovat pyrokseenigraniitteja ja kvartsidioriitteja ja gabroja. Kuvassa 3 on esitetty alueen apparentti-resistiivisyys magneettisen aineiston positiivisten anomalioiden sisällä kmkm Kuva 3. Magneettisen aineiston ja apparentin resistiivisyyden yhdistelmäkartta. Vaaleansiniset alueet ovat heikosti magneettisia. Punaiset alueet edustavat johteita magneettisten anomalioiden alueilla ja siniset ovat eristäviä alueita Fig. 3. Combined magnetic and apparent resistivity map. Pale blue areas are weakly magnetised. Red areas are conductive in magnetic areas and blue represents nonconductive areas. 4 KALLIOPERÄN YLEISPIIRTEET Tutkimusalue, jota tässä kutsutaan Etelä-Pohjanmaan liuskealueeksi, kuuluu svekofenniseen pääalueeseen. Prekambriset, varhaisproterotsooiset liuskeet ja gneissit muodostavat valtaosan alueen kivilajeista. Intrusiivista alkuperää olevat kivet ovat pääasiassa Keski-Suomen granitoidikompleksiin luettavia synkinemaattisia kiviä. Lisäksi alueella on postkinemaattisia granitoideja, eri-ikäisiä puolipinnallisia kiviä, anorogeenisia rapakivigraniitteja ja nuoria sedimenttikiviä. Alueen kallioperän suurimmat yksiköt on esitetty kuvassa 4. Etelä-Pohjanmaan liuskealue jakautuu kahteen, pintakivilajiseurueiltaan erilaiseen osa-alueeseen (kuva 4), joiden välinen raja on tutkimusalueen eteläosassa pohjois-eteläsuuntainen mutta kaartuu pohjoisosassa jyrkästi itään. Kontaktialueeseen liittyy monin paikoin hiertovyöhykkeitä. Maantieteellisen sijaintinsa perusteella osa-alueista käytetään tässä raportissa nimityksiä itäinen ja läntinen liuskealue. Itäinen liuskealue rajautuu itäänpäin Keski- Suomen granitoidikompleksiin. Jakso koostuu kiillegneisseistä, suonigneisseistä sekä pyroklas- 14

15 Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä tisista metavulkaniiteista, jotka ovat kemialliselta luonteeltaan kalkkialkalisia ja joiden koostumus vaihtelee basaltista ryoliittiin. Liuskealueella on myös vähäisiä kvartsiittikerroksia, kalkkikiviä ja rautamuodostumia. Läntistä liuskealuetta luonnehtivat eriasteisesti migmatiittiutuneet metasedimentit, jotka nykyasussaan ovat kiilleliuskeita, kiillegneissejä, suonigneissejä, metateksiittejä ja diateksiittejä. Toisin kuin itäisellä alueella kivilajiseurueeseen kuuluu grafiittirikkaita metasedimenttejä. Läntisen liuskealueen metavulkaniitit ovat tholeiittisia amfiboliitteja. Niiden yhteydessä on felsisiä, intermediäärisiä ja ultramafisia vulkaniitteja. Varsinkin pohjoisosassa läntisen jakson amfiboliittien yhteydessä on usein metaserttejä ja grafiittiliuskeita. Tutkimusalueen syväkiviryhmät on geokronologisesti luokiteltu taulukossa 1. Synkinemaattiset (1,89 1,88 Ga) syväkivet ovat granodioriitteja ja tonaliitteja, vähäisiä gabroja ja varsinkin pohjoisosissa pegmatiittigraniitteja. Postkinemaattisista (1,88 1,87 Ga) syväkivistä alueellisesti laajimpia ovat pyrokseenipitoiset granitoidit ja kalimaasälpärikkaat graniitit alueen keskiosissa. Gneissejä leikkaavia graniitteja, pegmatiitteja, porfyyrisia juonia, sub- ja postjotunisia diabaasijuonia ja rapakivi-ikäisiä, anorogeenisia graniitteja tavataan alueen eri osissa. Etelä-Pohjanmaan liuskealueen liuskeet ja Kuva 4. Alueen kallioperän suuryksiköt. Fig. 4. The main lithological units of the study area. Taulukko 1. Tutkimusalueen intrusiivisten kivien tektoninen luokittelu ja tyyppiesimerkkejä. Table 1. Tectonic classification and age of intrusive rocks of the study area, with examples. Tektoninen luokittelu/ U-Pb ikä/ Esimerkkejä/Examples Tectonic classification U-Pb age (Ga) Preorogeeninen/Pre-orogenic >1.91 Synorogeeninen/Synorogenic Synkinemaattinen/Synkinematic Syndersjönin tonaliitti/tonalite of Syndersjön Postkinemaattinen/ Post-kinematic Härkmerin kvartsimontsoniitti/härkmeri quartz monzonite Myöhäisorogeeninen/ Lateorogenic Postorogeeninen/Postorogenic Viitaniemen graniittijuoni/granite dyke of Viitaniemi Subjotuniset juonikivet/subjotnian dykes Härkmerin diabaasi/diabase of Härkmeri Anorogeeninen/Anorogenic Subjotuniset graniitit/subjotnian Bölen rapakivigraniitti/rapakivigranite of granites Böle Postjotuniset juonikivet/post Maalahden saariston juonet/dykes of the jotnian dykes Maalahti archipelago (Suominen 1991) 15

16 Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen et al. gneissit ovat läpikäyneet monivaiheisen metamorfisen deformaation, jonka aikana synkinemaattiset syväkivet tunkeutuivat niihin. Myöhemmin aluetta ovat rikkoneet hauraat liikunnot, joista merkkeinä ovat runsaat myloniittiset lineaariset rakenteet alueella. Söderfjärdenin impaktikraatterissa on kerrostuneena kymmeniä metrejä kambrikautisia sedimenttikiviä. Pitkin rannikkoa lohkareina tavataan runsaasti punaisia jotunihiekkakiviä ja Vaasan seudulla myös porfyyrisia vulkaanisia kiviä (Pohjanlahden porfyyreja), joten painanteista näitäkin kiviä voisi löytyä. 5 PROTEROTSOOISET KIVET 5.1 Pintasyntyiset kivet Sedimenttisyntyiset kivet Valtaosa tutkimusalueen kallioperästä koostuu metasedimenteistä, jotka nykyasultaan ovat kiilleliuskeita, kiillegneissejä ja erityyppisiä migmatiitteja. Metamorfoosi- ja migmatiittiutumisasteen mukaan näitä kiviä on aiemmissa töissä kutsuttu kiilleliuskeiksi, biotiittiplagioklaasigneisseiksi, gneissigraniiteiksi ja erilaisilla migmatiittitermeillä sekä syväkivien nimillä. Tässä raportissa metasedimentit on luokiteltu rakenteiden mukaan hyvin säilyneistä metasedimenteistä homogenisoituneihin diateksiitteihin. Nimityksinä käytetään sarjaa: kiilleliuskeet ja grauvakkaliuskeet, kiillegneissit ja metagrauvakat, suonigneissit ja metateksiitit* sekä diateksiitit**. Alueen parhaiten säilyneet kiilleliuskeet ja grauvakkaliuskeet sijaitsevat itä-länsisuuntaisena hyvin rajautuneena vyöhykkeenä Jurvan lehden koillisosassa, vaaka-asentoisina kerroksina Korsnäsin lehden keskiosissa ja laajahkona alueena Merikarvian lehden keskiosassa. Jurvan lehden * Metateksiitissä kvartsia ja maasälpää on erottunut (segrekoitunut) raidoiksi metamorfisen differentiaation ja anateksiksen johdosta. Migmatiittinen raitaisuus on metateksiitissä silmin nähtävää. Metateksiitit ovat siis seoksisia eli migmatiittisia kiviä, jotka koostuvat (1) väriltään vaaleasta, yleensä trondhjemiittisesta leukosomiosasta, (2) tummahkosta liuske- tai gneissiosasta (paleosomiosa), ja (3) tummista biotiittirikkaista, kapeista luiroista, joita voi kutsua melanosomeiksi. ** Diateksiitti on muodostunut kiven intensiivisen sulamisen, diateksiksen kautta. Fuusio on ollut lähes täydellisen homogenisoiva, eikä kivessä ole juurikaan nähtävissä migmatiittista rakennetta. Metateksiittien ja diateksiittien määritelmät: Dietrich & Mehnert (1961), Mehnert (1968), Brown (1974). kiilleliuskeissa ja grauvakkaliuskeissa kerrospaksuudet vaihtelevat senteistä useisiin metreihin. Kerrostumissuuntia voidaan määrittää kerrallisuuksista (kuva 5), virtausrakenteista ja erilaisista soft sediment -rakenteista. Liuskeet ovat pienirakeisia plagioklaasista, biotiitista ja kvartsista koostuvia kiviä, joissa on lisäksi päämineraalina paikoitellen muskoviittia. Porfyroblasteina on andalusiittia, sillimaniittia ja pienikokoisia granaatteja. Korsnäsin lehden keskiosissa on tavattu syväkairauksissa vaaka-asentoisia kiilleliuskeita, jotka ovat vuorokerroksina grafiitti-kiisuliuskeiden kanssa. Kun alueellinen metamorfoosi lisääntyi, liuskeisiin segrekoitui ensin pienirakeista neosomiainesta (kuva 6). Tämä plagioklaasista ja kvartsista koostuva muutamasta millimetristä muutamaan senttimetriin leveä neosomi on useimmin kerroksellisuuden ja varhaisimman liuskeisuuden S 1 - suunnassa. Mehnertin (1968) kuvailevan migmatiittiluokittelun mukaan voidaan puhua lähinnä stromaattisesta rakenteesta. Samalla mineraalien raekoko kasvaa ja voidaan jo puhua kiillegneisseistä. Näillä alueilla kivistä voidaan vielä tunnistaa kerroksellisuutta, mutta liuskeissa säilyneet pienipiirteisemmät primäärirakenteet ovat jo peittyneet gneissirakenteiden alle. Mineraalikoostumus on muuten sama kuin kiilleliuskeissa, mutta muskoviittia ja kloriittia on vain satunnaisina jäänteinä tai retrograadisina faaseina. Sillimaniitin ja granaatin raekoot ovat selvästi liuskeiden päämineraalien raekokoa suuremmat eikä andalusiittiporfyroblasteja enää tavata. Heikosti migmatiittiutuneita kiillegneissejä on myös korkeamman metamorfoosiasteen kivissä Korsnäsin lehden kaakkoisosissa ja etelänpänä Närpiön lehden puolella. Täällä gneissit ovat keski-karkearakeisia, ja porfyroblasteina tavataan 16

17 Etelä-Pohjanmaan liuskealueen kallioperä Kuva. 6. Ohutta kerroksellisuuden suuntaista neosomia (S 1 ) kiillegneississä. Iso Pättikangas, Kurikka, , x = , y = Fig. 6. Thin neosome (S 1 ) parallel to bedding in mica gneiss. Iso Pättikangas, Kurikka. Kuva 5. Kerrallista rakennetta grauvakkaliuskeessa. Ulvilanluoma, Ylistaro, , x = , y = Fig. 5. Graded bedding in graywacke schist. Ulvilanluoma, Ylistaro. granaattia, sillimaniittia ja kordieriittia. Alueella on myös metamorfista pyrokseenia sisältäviä syväkiviä. Näissä kivissä on monesti voimakas metamorfinen lineaatio, ja ne lienevät leikkauksia ympäristöään syvemmältä tektonisesti kohonneista granuliittifasieksen gneisseistä. Migmatiittiutumisen edetessä S 1 -neosomiaines sekoittui sitä leikkaavaan S 2 -neosomiin, jonka asu vaihtelee läiskämäisestä raitaiseen (kuva 7). Kuvailevina termeinä voidaan käyttää lähes kaikkia Mehnertin op.cit. -luokkia, paljastuman leikkauksen mukaan. Aiemmin esitetyn luokituksen mukaan kyseessä ovat metateksiitit. Paleosomiaineksen primäärikoostumus näyttää vaikuttavan neosomiaineksen määrään siten, että kiillemäärän lisääntyessä se kasvaa. Paleosomin mineraalikoostumus on lähes sama kuin heikommin migmatiittisissa gneisseissä, mutta paikoin porfyroblasteina on lisäksi runsaasti kalimaasälpää ja kordieriittia. Paleosomin raekoko on keskirakeinen ja neosomin, jossa on usein kvartsin ja plagioklaasin lisäksi runsaasti granaattia, keski- tai karkearakeinen. Kuva 7. Tonaliittista neosomia raitoina ja läiskinä metagrauvakassa. Kalkkikonkreetioita. Nikkari, Laihia, , x = , y = Fig. 7. Tonalitic neosome bands and patches in metagreywacke. Also apparent are calcareous concretions. Nikkari, Laihia. Etenkin alueen etelä- ja länsiosissa S 1 - ja S 2 - neosomi on vielä aktivoitunut D 3 -vaiheessa tai syväkivien kontaktialueilla, jolloin on muodostunut hyvinkin kompleksisen näköisiä rakenteita. Anatektisen materiaalin lisääntyessä metateksiitit vaihettuvat diateksiiteiksi. Paleosomiaines on tunnistettavissa enää fragmenteissa, haamumaisina jäänteinä tai aivan loppuvaiheessa vain konkreetioina (kuva 8). Mehnertin (1968) kuvailevan luokituksen mukaan kyseessä ovat schollentai nebuliittiset migmatiitit. Mineraalikoostumus on sama kuin metateksiiteissä. Kalimaasälpä on usein kiteytynyt suhteellisen omamuotoisiksi kiteiksi ja saattaa kasvaa halkaisijaltaan jopa 15 cm:n kokoiseksi. Nämä sisältävät kuitenkin myös vähän plagioklaasia ja kvartsia sulkeumina. 17

18 Matti I. Lehtonen, Hannu Kujala, Niilo Kärkkäinen et al. Kuva 8. Diateksiittia jossa kiillegneissijäänteitä ja kalkkikonkreetioita. Raippaluoto, Mustasaari, , x = , y = Fig. 8. Diatexite with mica gneiss relicts and calcareous concretions. Raippaluoto, Mustasaari. Kuva 10. Voimakkaasti hiertynyt paragneissi, jossa konkreetio on säilynyt. Klobbskärsviken, Kristiinankaupunki, , x = , y = Fig. 10. Intensive shearing in paragneiss, concretion is preserved. Klobbskärsviken, Kristiinankaupunki. Kuva 9. Restiittistä granaatti-biotiittimelanosomia (tummat laikut) diateksiitissa. Lilldegermoss berget, Vaasa, , x = y = Fig. 9. Restitic garnet-biotite-melanosome (dark patches) in diatexite. Lilldegermoss berget, Vaasa. Diateksiitit voidaan jakaa porfyyrisiin ja tasarakeisiin tyyppeihin. Diateksiiteissa, jotka koostuvat lähes kokonaan neosomista, leukosomi koostuu kvartsista, plagioklaasista, biotiitista ja vähemmän kalimaasälvästä ja granaatista. Melanosomi, joka esiintyy tyypillisesti läiskinä tai pisaroina, on restiittistä biotiittia, granaattia, kordieriittia ja rautakiisuja (kuva 9). Omana tyyppinään voidaan vielä pitää tutkimusalueen eteläosissa tavattavia voimakkaan hierron aikaansaamia silmägneissejä, joiden primäärirakenteet ovat hierrossa niin tuhoutuneet, että niiden alkuperää on paikoin mahdotonta tunnistaa. Satunnaisesti tavattavat kerrosmaiset koostumusvaihtelut ja varsinkin säilyneet konkreetiot (kuva 10) täysin homogeenisessa kivessä antavat kuitenkin aiheen olettaa näiden kivien olevan homogenisoituneita suprakrustisia muodostumia. Lukuun ottamatta Korsnäsin ja Närpiön lehtien granuliittisia gneissejä alueen eri tyyppisillä metasedimenteillä on tektonisten kontaktien ohella vaihettuvia kontakteja aina andalusiittipitoisista kiilleliuskeista kiillegneissien ja metateksiittien kautta syväkivimäisiin diateksiitteihin. Nämä vaihettumat voivat tapahtua hyvinkin pienellä matkalla, jolloin ne heijastavat myös primäärista koostumuksen vaihtelua. Toisaalta diateksiittien ei ole missään havaittu leikkaavan kiillegneissejä tai -liuskeita, joten vaikka diateksiittien ulkonäkö onkin syväkivimäinen, niitä ei voida pitää intrusiivikivinä. Itäisen ja läntisen liuskealueen raja kulkee Merikarvian karttalehden itäosassa pohjois-eteläsuuntaisena, kiertyy Kristiinankaupungin karttalehdellä luoteeseen Bölen rapakivigraniitin eteläpuolelle, ja jatkuu sieltä pohjoiskoilliseen Jurvan karttalehdelle. Jurvan karttalehden länsireunalla raja yhtyy itä-läntiseen ruhjeeseen, jota pitkin se etenee itään yli tutkimusalueen. Liuskealueiden kontakti on ruhjeinen ja terävä tai asteittainen ja vaikeasti todettava. Paikoin kontaktia luonnehtii leveä hiertovyöhyke, esimerkiksi valtatien nro 8 itäpuolella Svartbäckenissä (kuva 11). Itäisen alueen metasedimentit ovat pääosin turbidiittisyntyisiä grauvakkaliuskeita, kiillegneissejä ja suonigneissejä. Suonimuodostus on alueittaista. Kiille- ja suonigneisseissä on välikerroksina monin paikoin meta-arkoosia sekä vulkaanissyntyisiä kiviä. Muutamia pieniä karbonaattikiviesiintymiä on itäisen liuskealueen etelä- ja itäosissa. 18